Однофазный ибп что это

Что такое источник бесперебойного питания (ИБП), для чего нужен бесперебойник, как выбрать, сколько стоит

Не секрет, что одна из основных причин поломок электрического оборудования – сбои и помехи в электросетях. В настоящее время во многих регионах России существуют проблемы с качеством и количеством электроэнергии, доходящей до конечного потребителя. Это и плановые отключения, и перебои, вызванные как перегрузками, так и разного рода авариями. Чтобы избежать поломок электрооборудования от различных сбоев и помех нужно подключить к ним источник бесперебойного питания.

Источник бесперебойного питания или ИБП – это прибор, позволяющий вашему оборудованию, например, котлу отопления или компьютеру в течение определенного времени работать от аккумуляторных батарей. Таким образом, в случае отключения или выхода за пределы нормальных показателей, электрической сети, бесперебойник будет выдавать на выходе питание, которое полностью соответствует всем стандартам, что поможет избежать поломки котла и прочих неприятных последствий проблем с электроэнергией.

Источники бесперебойного питания (uninterruptible power supply – UPS), когда-то устанавливались только в вычислительных центрах или системах жизнеобеспечения. Сейчас ИБП являются сравнительно недорогим дополнением к любому электрическому оборудованию, которое легко окупает себя, продлевая срок службы этого электрооборудования.

Вы можете приобрести ИБП ELTENA у наших дилеров. Выбрать нужный источник бесперебойного питания, найти дилера в своем городе, уточнить цены на все ИБП или узнать, сколько стоит конкретное оборудование, вы можете на нашем официальном сайте ELTENA – eltena.com.
С 2002 по 2018 года ИБП ELTENA поставлялись под брендом INELT. Новый международный бренд ELTENA ориентирован на развитие продаж в России и за ее пределами, олицетворяет динамичное развитие и подчеркивает высокое качество оборудования.

Модельный ряд источников бесперебойного питания ELTENA

Модельный ряд ИБП ELTENA

Мощность

Применение источников бесперебойного питания

Компьютер, кассовый аппарат, периферийная техника, телефонная станция

Компьютер, сервер, периферийная техника, сетевое оборудование, группа рабочих станций, офисная АТС

Компьютер, бытовая техника, телекоммуникационное оборудование, инженерные системы,
котел отопления, циркуляционный насос, группа рабочих станций, офисная АТС, в стойку 19”,
серверное оборудование, оборудование в уличном антивандальном шкафу, системы безопасности

Сервер, группа серверов, ЦОД, телекоммуникационный узел, АСУ ТП, котел отопления, небольшой офис, инженерные системы, система «Умный дом», система жизнеобеспечения зданий, осветительное оборудование, промышленное оборудование, отопительное оборудование (котлы и насосы), медицинское оборудование

Содержание:

Все источники бесперебойного питания по своей структурной схеме подразделяются на 3 основных типа:

ИБП резервного типа (Off-Line или Standby)

Недорогие источники бесперебойного питания, предназначенные в основном для защиты не очень критичных рабочих станций. Бесперебойник этого типа передает на нагрузку напряжение непосредственно от входной сети, фильтруя импульсные помехи. При выходе напряжения за допустимые пределы ИБП переводит оборудование на питание от батарей через простейший инвертор, дающий на выходе ступенчатую аппроксимацию синусоиды.

Линейно-интерактивный (Line-Interactive) ИБП

ИБП этого типа обеспечивает питание нагрузки через ступенчатый стабилизатор, корректирующий пониженное или повышенное входное напряжение, фильтруя импульсные помехи. При выходе входного напряжения за пределы диапазона регулировки бесперебойник переводит оборудование на питание от батарей через инвертор (ИБП с двойным преобразованием напряжения (On-Line)). Рекомендуется использовать такие ИБП для серверов, рабочих станций, групп рабочих станций, мини-АТС и другой офисной техники, а также сетевого и телекоммуникационного оборудования.

По форме напряжения инвертора линейно-интерактивные модели ИБП делятся на 2 класса:
1) Со ступенчатой аппроксимацией синусоиды на выходе (ELTENA Smart Station). Такие бесперебойники пригодны только для защиты оборудования с импульсными блоками питания.
2) C синусоидальным выходным напряжением (ELTENA Intelligent).

ИБП с двойным преобразованием напряжения (On-Line — Онлайн)

Эта схема построения источника бесперебойного питания обеспечивает качественно иной уровень защиты нагрузки. Поступающее на вход переменное сетевое напряжение сначала преобразуется выпрямителем в постоянное, а затем с помощью инвертора снова в переменное. Таким образом, на выходе ИБП формируется качественная синусоида c постоянной амплитудой независимо от наличия и формы входного напряжения. Аккумуляторная батарея непрерывно включена в цепь постоянного напряжения, что обеспечивает нулевое время перехода на батареи. При перегрузке или выходе ИБП из строя нагрузка продолжает получать питание через обходную цепь байпас.

К этому типу относятся все модификации ELTENA Monolith. ИБП, построенные по такой схеме, можно использовать для защиты практически любого оборудования, вплоть до самого критичного. Для достижения максимальной надежности и/или увеличения мощности системы бесперебойного питания ИБП с двойным преобразованием напряжения могут объединяться в параллельные системы. В случае системы с резервированием N+1 (добавляется один дополнительный бесперебойник к системе, рассчитанной на нагрузку: N*мощность одного ИБП) выход одного бесперебойника из строя никак не сказывается на работе подключенного к системе оборудования. Заметим, что строить параллельные системы без резервирования не рекомендуется, так как это снижает надежность системы в целом: выход из строя любого из ИБП приводит к перегрузке.

Основные характеристики ИБП

Источники бесперебойного питания доступны самому широкому кругу потребителей, могут применяться как дома или на даче, так и в офисе или в промышленности; они позволяют поддерживать и защищать оборудование от отдельно стоящего компьютера или сервера до дата-центра, от локальной инженерной системы до целого офисного или промышленного здания.

Расчет мощности источника бесперебойного питания

При подборе источника бесперебойного питания необходимо определиться с его мощностью. Поскольку ИБП пригодный для обеспечения работы домашнего компьютера, будет совершенно бесполезен для мощного медицинского оборудования. Чтобы определить мощность источника бесперебойного питания, нужно сначала учесть суммарную нагрузку. Необходимо сложить значения мощности всего оборудования, подключаемого к ИБП. Например, нужно подключить к источнику бесперебойного питания котел отопления (мощность — 200 Вт) и циркуляционный насос (мощность – 200 Вт). Сумма потребления общая составит 400 Вт. Однако дело заключается в том, что при запуске токи оборудования довольно значительно превышают номинал, поэтому потребляемая мощность увеличивается в разы. Когда для питания нагрузки, равной четырем ста ватт мы выбираем бесперебойник таких же значений мощности, может возникнуть перегрузка, и техника отключится. Чтобы этого избежать, надо учитывать коэффициент токов пуска. Каждому виду техники присущ свой показатель пусковых токов: для котлов отопления — 3.4, для циркуляционных насосов — 3.5.

Подсчитываем:
Котел — 200*3.4 = 680 Вт
Насос — 200*3.5 = 700 Вт
Значения складываем, получаем 1 380 Вт

Это суммарная мощность оборудования, измеряемая ваттами. Мощность бесперебойника определяется вольт-амперами, то есть это полная мощность, произведенная для питания нагрузки. Для вычисления показателя необходимой произведенной полной мощности ИБП, нужно мощность полезную разделить на коэффициент 0,7.

1380 Вт/0,7 = 1 971 Вт.

Видно, что конечное значение мощности превосходит суммарную мощность, потребляемую оборудованием. Объясняется это тем, что частично мощность теряется с образованием магнитных полей, либо в резисторах и трансформаторах, и бесперебойник на выходе не выдает полный объем мощности. Получается, для эффективного функционирования ИБП с подключенным оборудованием, в данном случае, мощность его не должна быть менее 1971 Вт.

Расчет времени автономной работы

Для большинства обычных офисных ИБП (UPS) небольшой мощности время работы от батареи при максимальной нагрузке составляет 4-15 минут. Если нагрузка источника бесперебойного питания меньше максимальной, то время работы от батареи увеличивается. Из-за нелинейности разрядной кривой аккумуляторной батареи это увеличение не пропорционально уменьшению нагрузки. Если нагрузка уменьшилась вдвое, то время работы может увеличиться в 2.5-5 раз, если втрое, то время увеличивается в 4-9 раз и т.д. Бесперебойник большой мощности и некоторые ИБП малой мощности имеют возможность увеличения времени автономной работы за счет замены батареи на батарею большей емкости или установки дополнительной батареи. Батарея большей емкости может устанавливаться в том же корпусе или может устанавливаться дополнительный корпус для батареи.

Выберите подходящий Вам источник бесперебойного питания, используя сервис «Подбор оборудования»

Источник

Что такое источник бесперебойного питания (ИБП)

Электрические сети российский городов сложно отнести к современным. Оборудование устаревшее, ремонт не проводится, перепады напряжения стали нормой. Все дефекты и неполадки крайне отрицательно сказываются на работе потребителей. Некачественное электропитание особенно сильно бьет по компьютерным и микропроцессорным устройствам, вызывая не только отдельные сбои, но и полную потерю работоспособности. К сожалению, электрооборудование от подобных перепадов часто не защищено и проблему поможет решить источник бесперебойного питания. По конфигурации фаз выходов и входов ИБП делятся на два вида: однофазный вход – выход и трехфазный вход – выход.

Для чего нужен ИБП

В первую очередь эти устройства предотвращают повреждения оборудования и не допускают сбоев в работе электронных систем. Они дают возможность корректно завершить работу в случае неожиданного отключения электричества.

С помощью ИБП успешно преодолеваются перебои и электрические помехи, периодически возникающие в домашних и рабочих сетях. Среди них чаще всего встречаются следующие:

Компании, выпускающие электронику, провели исследования, в результате которых выяснилось, что каждый персональный компьютер в течение месяца не менее 120 раз подвергается различным негативным воздействиям, так или иначе связанным с проблемами напряжения в электрических сетях.

Основные функции ИБП

В соответствии с известными проблемами, регулярно возникающими в электрических сетях, источники бесперебойного питания выполняют ряд важных функций, направленных на их ликвидацию и предотвращение негативных последствий.

Назначение источника бесперебойного питания заключается в следующих действиях:

Наиболее продвинутые модели бесперебойников могут производить дополнительные полезные действия, благодаря специализированному программному обеспечению, предназначенному для управления этими устройствами:

Общая схема работы устройств бесперебойного питания

Большинство ИБП укомплектовано следующими компонентами в соответствии с их рабочими схемами:

В случае необходимости к устройству может быть организован удаленный доступ с использованием локальной сети. Надежность и работоспособность схемы повышается путем ее резервирования.

Источники бесперебойного питания могут находиться в следующих рабочих режимах:

Технические характеристики

Все устройства бесперебойного питания имеют определенный набор технических характеристик. Они отличаются индивидуальными параметрами, в зависимости от конструкции и модификации того или иного прибора.

У каждого из них существуют собственные диапазоны входного напряжения, когда ИБП функционируют от сети и не задействуют встроенные батареи. Следует помнить, что большие диапазоны снижают время работы от батарей, тем самым увеличивая их срок службы. Кроме того, они продолжают подавать питание к нагрузке от сети, тогда как при меньшем диапазоне ИБП переходят на батарею, быстро разряжают ее и обесточивают нагрузку.

Источник

Однофазные и трехфазные ИБП: в чем разница и как выбрать?

Опубликовано 21.05.2021 · Обновлено 05.11.2021

Что такое фаза в электрических терминах?

Если вы новичок в мире электроэнергии, возможно, вы мало знаете о термине «фаза». Фаза, по сути, представляет собой распределение электроэнергии, которое показывает, что источник питания переменного тока (AC) изменяется в зависимости от периода времени. Существуют однофазные, двухфазные и трехфазные источники питания.

Однофазное напряжение обычно называют «домашним напряжением», потому что оно широко доступно в домах. Например, микроволновая печь, кофеварка, домашний компьютер могут быть однофазными устройствами. В разных регионах однофазные соединения схожи: для замыкания цепи требуется два провода (один провод напряжения и один нулевой провод). На рисунке ниже показан ток при однофазной сети переменного тока.

Однофазное питание переменного тока

Две фазы — это в основном то же самое, что и одна фаза, которая состоит из двухпроводного переменного тока. Это также называется разделенной фазой. Питание подается от одной из двух силовых цепей 120 В нагрузках, использующих цепи малой мощности, такие как свет, телевидение и т. Д. В настоящее время трехфазные системы заменили исходные двухфазные системы питания для передачи и использования энергии.

Трехфазное питание содержит либо 3 провода под напряжением, либо 4 провода (3 фазных провода и нейтральный), обеспечивающие три переменных тока, разделенных по фазовому углу. Общая нагрузка распределяется по трем проводам. В большинстве коммерческих зданий в Северной Америке используются трехфазные четырех проводные схемы питания.

Трехфазное питание переменного тока

Система ИБП — однофазный ИБП или трехфазный ИБП?

ИБП бывают двух разных форматов: однофазные и трехфазные. Общие конфигурации фаз для ИБП показаны в следующей таблице:

Выход Номенклатура Напряжение сети США
1 фаза 1 фаза 1/1 120/120 В переменного тока, 60 Гц
3 фазы 1 фаза 3/1 220/120 В переменного тока, 60 Гц
3 фазы 3 фазы 3/3 220/208 В переменного тока, 60 Гц
Однофазная система ИБП (1/1)

Как показано на диаграмме, однофазный ИБП имеет один вход и выход 120 В переменного тока (для Канады и США). Однофазная установка состоит из двух проводов, где переменное напряжение представляет собой одну синусоидальную волну. Стандартное напряжение одной фазы варьируется в разных странах или регионах. Стандартное однофазное напряжение в Америке составляет 120 В, а в Европе, Азии и других регионах стандартное напряжение составляет 230 В.

Трехфазная система ИБП (3/1 и 3/3)

Трехфазные ИБП можно разделить на системы ИБП с трехфазным входом / трехфазным выходом и системы с трехфазным входом / однофазным выходом. Если вам нужно подключиться к трехфазному источнику питания, вам понадобится ИБП с конфигурацией 3 / x. ИБП 3/1 потребляет трехфазную мощность, но подает одну фазу на нижнюю нагрузку, в то время как ИБП 3/3 не только принимает, но и выдает трехфазную мощность.

В чем разница между однофазным и трехфазным ИБП?

Основное различие между однофазным ИБП и трехфазным ИБП заключается в следующих моментах:

Проводник: количество проводов в однофазной и трехфазной системе различается. Однофазный ИБП содержит один провод, а трехфазный ИБП подает питание по трех проводам.

Синусоидальная волна: Однофазный ИБП выдает одну синусоидальную волну, а трехфазный ИБП выдает три синусоиды, каждая из которых не в фазе и разнесена на 120 друг от друга.

Напряжение: однофазное напряжение составляет 120 В Северной Америке, в то время как межфазное напряжение для трехфазной системы составляет 220 В, а межфазное напряжение — 120 В.

Техническое обслуживание: характеристика однофазного ИБП по принципу «включай и работай» упрощает установку и настройку, чем трехфазный аналог, без необходимости внешней установки.

Эффективность: при низком энергопотреблении однофазный ИБП более эффективен, чем трехфазный. Но когда потребность в мощности выше, трехфазный ИБП демонстрирует большую эффективность, чтобы выдерживать большую нагрузку более безопасным способом.

Стоимость: оборудование в трехфазной системе ИБП будет иметь более длительный срок службы, а линии передачи для трехфазного питания не нуждаются в медных проводах большого сечения, как в однофазных ИБП, поэтому в долгосрочной перспективе трехфазный ИБП сэкономит больше денег.

Применение: Однофазные ИБП доступны для приложений с более низкими требованиями кВА, обычно менее 20 кВА, таких, как дома, малый бизнес и вспомогательные офисы. Трехфазные ИБП обычно используются в крупных установках, таких как центры обработки данных, и в крупных промышленных энергосистемах с более высокими требованиями к мощности.

Источник

Классификация, структуры однофазных идп ИБП

Валерий Климов, к.т.н., технический директор, «Русэлт»

В работе рассматриваются вопросы построения современных ИБП: их топологии, структуры, функциональные особенности силовых узлов, статические и динамические характеристики. Работа состоит из нескольких частей. Часть первая посвящена топологиям ИБП, их классификации по конструктивному признаку, структурам однофазных источников с двойным преобразованием (ИДП).
В последующих частях работы будут рассмотрены:
— структуры трехфазных ИБП;
— многомодульные структуры ИБП;
— статические и динамические характеристики ИБП;
— особенности ИБП промышленного назначения.

Источники бесперебойного питания (ИБП) предназначены для защиты электрооборудования пользователя от неполадок в сети, включая искажение или пропадание напряжения сети, а также подавление высоковольтных импульсов и высокочастотных помех, поступающих из нее.

Рис.1. Топологии ИБП: а) резервного типа; б) линейно-интерактивный ИБП; в) ИБП с двойным преобразованием

·обеспечение высокой точности стабилизации синусоидального выходного напряжения в сетевом и автономном режимах;
·обеспечение стабильной частоты выходного напряжения при отклонениях частоты сети;
·отсутствие переходных процессов при переключениях с сетевого режима на автономный, и наоборот;
·возможность исключить влияние нелинейной нагрузки на гармонический состав и форму входного тока;
·повышение надежности системы по обеспечению бесперебойного питания нагрузки за счет автоматического байпаса.
Современные модели ИДП выполняются в мощностном диапазоне 1 – 400 кВА и более.
Рассмотренные топологии ИБП относятся к статическим системам бесперебойного питания, где поддержание выходного напряжения при отсутствии сети обеспечивается энергией АБ. В динамических системах бесперебойного питания используется кинетическая энергия вращающегося маховика, которая может достигать нескольких миллионов джоулей [5]. Такие системы используются на мощности сотни, тысячи киловатт и содержат синхронный электрогенератор, механически связанный с ротором асинхронного двигателя, который выполняет роль маховика. Система аккумулирует значительную кинетическую энергию и при отключении или кратковременном прекращении подачи электроэнергии осуществляет параметрическую стабилизацию выходного напряжения. При длительном отключении сетевого напряжения запускается дизельный двигатель, который поддерживает вращение маховика генератора через магнитное сцепление.

Классификация статических ИБП по конструктивному исполнению
Введем следующую классификацию современных ИБП:
— ИБП в мономодульном исполнении (тауэр или 19-дюймовый корпус);
— ИБП в нестандартнои исполнении (например, в корпусе сетевого фильтра);
— ИБП в многомодульном исполнении;
— ИБП встраиваемые (например, в компьютер);
— ИБП промышленного назначения (EPS и блоки с повышенной степенью защиты).

Мономодульные ИБП имеют прямоугольный металлический корпус со съемными верхней и боковыми стенками, обеспечивающими удобство монтажа, размещение аккумуляторных батарей, доступ к узлам ИБП при необходимости их замены или ремонте.
Для установки однофазных ИБП в 19-дюймовые телекоммуникационные шкафы или стойки используются корпуса высотой 2U 88 мм для мощности 1–3 кВА или 3U 130 мм для мощности 6–10 кВА. Такие же конструктивы применяются для аккумуляторных модулей.
Среди производителей ИБП получил распространение следующий ряд номинальных мощностей [3],[4]:

— однофазные ИБП малой мощности: 1; 1,5; 2; 3 кВА;
— однофазные ИБП средней мощности: 6; 10; 15; 20 кВА;
— ИДП с трехфазным входом и однофазным выходом средней мощности:10; 15; 20; 30 кВА;
— трехфазные ИБП средней мощности: 10; 15; 20; 30; 40 кВА;
— трехфазные ИБП большой мощности: 60 кВА и более.
Многомодульные ИБП содержат несколько конструктивно законченных блоков одинаковой мощности, встраиваемые в общий системный корпус. Более подробно такие конструкции будут описаны в последующей части работы «Многомодульные структуры ИБП».
Встраиваемые структуры ИБП применительно к компьютеру могут иметь различные решения.Существуют гибридные конструкции, в которых электронные узлы ИБП интегрированы в импульсный блок питания компьютера. При этом блок с АБ вставляется в пятидюймовый отсек корпуса и имеет светодиодную индикацию заряда батарей. Известны также решения, когда электронные узлы ИБП вместе с АБ собраны в одном корпусе, устанавливаемом в пятидюймовом отсеке корпуса компьютера.
Одной из разновидностей встраиваемого ИБП является PCI-карта, устанавливаемая в свободный слот расширения. Примером такой конструкции является ИБП PowerCard производства компании GuardianOnBoard [6] мощностью 420 ВА/250 Вт. Используемая топология такого источника – ИБП резервного типа без стабилизации напряжения в сетевом режиме. PCI-карта, содержащая электронные узлы PowerCard, размещена в пластиковом кожухе размерами 130×25×215 мм. На торцевой стороне карты расположены три светодиода, сигнализирующие о состоянии ИБП, разъемы для подключения карты к сети, АБ, блоку питания компьютера и СОМ-порт. В качестве АБ используются никель-кадмиевые аккумуляторы производстваSanyo (16,8 В; 1,7 Ач), размещаемые в пластиковом корпусе размером 97×29×167 мм. Блок АБ располагается в любом свободном пространстве внутри корпуса компьютера. Время резерва при полной нагрузке составляет 2 мин.
ИБП промышленного назначения отличаются повышенной степенью защиты и надежностью силовых узлов системы. Одной из разновидностей таких систем бесперебойного питания являются EPS (EmergencyPowerSupply) – аварийные источники питания, особенности которых будут рассмотрены ниже.
Остановимся на особенностях схемотехники cиловых цепей современных ИДП.
Структуры однофазных источников с двойным преобразованием

Основные структурные схемы однофазных ИБП с корректорами коэффициента мощности (ККМ) приведены на рис. 2. В состав ИБП малой мощности входят силовые узлы: выпрямитель-корректор коэффициента мощности (ККМ-В), инвертор (ИН), преобразователь постоянного напряжения (ППН), зарядное устройство (ЗУ), обеспечивающие работу ИБП в сетевом и автономном режимах (см. рис. 2а). Выпрямитель и корректор коэффициента мощности (ККМ-В) выполняют следующие функции:

· осуществляют преобразование напряжения сети переменного тока в стабилизированное напряжение постоянного тока, обеспечивая питание инвертора стабильным напряжением постоянного тока 700 В (±350 В);
· обеспечивают потребление из сети входного тока, совпадающего по фазе с напряжением сети и имеющего практически синусоидальную форму независимо от характера нагрузки ИБП, блашодяр чему входной коэффициент мощности близок к единице.

Структуры однофазных ИБП с ККМ а) Малой мощности; б) средней мощности

Функцмональные схемы силовых цепей ИДП: а) малой мощности; б) средней мощности

Высокочастотный ККМ в ИБП малой мощности выполнен по схеме повышающего преобразователя (бустера) с дифференциальным выходом и силовым дросселем L1, включенным во входную цепь переменного тока [7]. Силовой транзистор ККМ VT1 (см. рис. 3а) управляется сигналом с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Формирование ШИМ-сигнала осуществляет специализированная микросхема ККМ контроллера типа UC 3854. На входы ККМ-контроллера поступают сигналы, пропорциональные входному напряжению и току, напряжению на выходе ККМ, сигнал синхронизации и сигнал управления (вкл./выкл.) ККМ от микроконтроллера платы управления.

В отличие от ИБП малой мощности, в ИБП средней мощности выпрямитель выполняется на тиристорах VT1, VT2 (см. рис. 3б), обеспечивающих включение выпрямителя по сигналу с платы управления в сетевом режиме и его отключение в автономном режиме или неисправностях силовых элементов цепи ИБП. Высокочастотный ККМ выполняется по двухтактной схеме повышающего преобразователя на двух силовых транзисторах VT3, VT4 c использованием двух дросселей L1, L2, включенных в цепи выпрямленного тока. ШИМ- управление транзисторами VT3, VT4 обеспечивает повышение и стабилизацию выходного напряжения ККМ на положительной и отрицательной шинах постоянного тока. Каждый транзистор управляется от собственного ШИМ-контроллера или сигналами, сформированными на плате управления. Высокий коэффициент передачи по напряжению повышающего преобразователя (бустера) в режиме непрерывного тока дросселя обеспечивает широкий диапазон допустимого входного напряжения, при котором ИБП не переходит в автономный режим. Значения допустимых отклонений входного напряжения и значения напряжений питания инвертора для различных моделей ИБП приведены в табл. 1.
Таблица 1. Допустимый диапазон входных напряжений и параметры
цепей постоянного тока ИБП малой и средней мощности

АБ в ИБП средней мощности подключается на вход ККМ через тиристор VT7 (см. рис. 3б), что обеспечивает разделение цепи заряда АБ от ЗУ в сетевом режиме работы от выхода выпрямителя и мгновенное подключение АБ на вход ККМ в автономном режиме. Дополнительный выпрямительный мост, выполненный на тиристорах VT8, VT9, VT10, VT11, используется при трехфазном входе ИБП с однофазным выходом.

Инвертор преобразует напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока. Блок инвертора выполняется по полумостовой бестрансформаторной схеме на IGBT-транзисторах VT2, VT3 в ИБП малой мощности (см. рис. 3а) и VT5, VT6 в ИБП средней мощности (см. рис. 3б). Силовые транзисторы управляются высокочастотными (19,2 кГц) ШИМ-сигналами с платы управления. Широтно-импульсная модуляция сигналов осуществляется по синусоидальному закону, что обеспечивает высокую точность выходного напряжения c помощью быстродействующей системы управления инвертором. Синусоидальное выходное напряжение формируется из высокочастотных ШИМ-импульсов с помощью выходного фильтра L2, С3 (см. рис. 3а), L3, C3 (см. рис. 3б). Как правило, силовые IGBT-транзисторы инвертора выбирают из условия двойного запаса по току по сравнению с номинальной величиной тока нагрузки. Это позволяет иметь высокие перегрузочные способности ИБП и ток короткого замыкания инвертора в пределах 150. 200%. Термозащита силовых транзисторов реализуется с помощью сигнала с релейного датчика температуры (80. 90 o С). Указанный сигнал поступает на центральный микроконтроллер (МК) платы управления. МК подсчитывает время, в течение которого транзисторы не выйдут из строя из-за перегрева, после чего выдает сигнал на отключение инвертора и переключение нагрузки на байпас. Затем МК просчитывает время охлаждения транзисторов, чтобы не дать включиться инвертору сразу после окончания первой перегрузки. Если нагрузка продолжает оставаться в пределах 110. 120% от номинальной, то по окончанию просчета заданного времени охлаждения (2–4 мин.) МК выдает сигнал на повторное включение инвертора и т.д. При больших значениях перегрузки МК через определенное время выдаст сигнал переключения нагрузки на байпас, и повторное включение инвертора будет возможно лишь после снятия перегрузки. Перегрузочные способности ИБП являются одним из важных потребительских показателей, т.к. позволяют оптимально выбирать номинальную мощность ИБП при подключении нагрузок, обладающих большими пусковыми токами или при использовании ИДП в технологических процессах с кратковременными периодическими пиковыми нагрузками. Более подробно эти вопросы будут рассмотрены в последующей части работы «Характеристики ИБП».

Преобразователь DC/DC (ППН) в ИБП малой мощности обеспечивает повышение и стабилизацию напряжения АБ до уровня, необходимого для надежной работы инвертора в автономном режиме. Принципиальная схема ППН представляет собой двухтактный дифференциальный ВЧ-преобразователь на силовых транзисторах и ВЧ-трансформаторе, мощность которого с учетом потерь в инверторе должна превышать выходную мощность ИБП. Силовые транзисторы управляются сигналами (25–30 кГц) от специализированного ШИМ-контроллера типа UC 3525, который в свою очередь получает сигналы разрешения работы с платы управления и сигнал обратной связи о величине высоковольтного напряжения питания инвертора. К дифференциальной выходной обмотке ВЧ-трансформатора подключены диоды, обеспечивающие выпрямление и формирование на конденсаторах С1, С2 ( рис.3а) высоковольтного напряжения постоянного тока +350, –350 В относительно общей шины для питания инвертора в автономном режиме работы ИБП.

Зарядное устройство обеспечивает заряд АБ при работе ИБП в сетевом режиме. В качестве АБ используются последовательно включенные герметичные (необслуживаемые) свинцово-кислотные аккумуляторы. Максимальное выходное напряжение ЗУ устанавливается из условия 2,3 В/ячейка. ЗУ в ИБП малой мощности получает питание непосредственно от сети через собственный выпрямительный мост и сглаживающую емкость. Кроме заряда АБ, ЗУ обеспечивает питание ВИП в сетевом режиме и питание обмотки управления реле К1 (см. рис. 3а). Принципиальная схема ЗУ выполняется на однотактном ВЧ-преобразователе (30 кГц), содержащим транзистор, управляемый сигналом с микросхемы ШИМ-контроллера типа UC 3845, и ВЧ-трансформатор. В ИБП средней мощности основное ЗУ подключено к шине стабильного высоковольтного напряжения постоянного тока и выполнено по схеме DC/DC-преобразователя (см. рис. 3б). ЗУ выполняется по схеме двухтактного дифференциального ВЧ-преобразователя с частотой коммутации силовых транзисторов 20–30 кГц. Использование стабильного высоковольтного напряжения 700 В с выходных шин ККМ-бустера позволяет получить высокий КПД ЗУ. В ИДП мощностью 6. 10 кВА такое зарядное устройство обеспечивает зарядный ток 3. 4 А при номинальном напряжении АБ 240 В. При наличии внешней АБ повышенной емкости используется дополнительное зарядное устройство (ДЗУ), выполняемое по схеме AC/DC-преобразователя и подключенное к сети.

Блок коммутации (байпас) автоматически обеспечивает цепь подключения нагрузки непосредственно к сети при аномальных режимах работы ИБП (перегрузке, перегреве, выходе из строя одного из узлов). Двухпозиционное реле К2 в ИБП малой мощности (см. рис. 3а) срабатывает от сигнала с платы управления и обеспечивает переключение выхода ИДП с инвертора на сеть (режим байпас), и наоборот. Контакты входного реле К1 блока коммутации замыкаются при наличии напряжения с блока ЗУ при подключении ИБП к сети и сигнала разрешения от платы управления, который возникает при подтверждении того, что входное напряжение и другие системные параметры ИБП находятся в норме. В ИБП средней мощности блок коммутации обычно выполняется гибридным – на тиристорах и силовом реле, осуществляющих переключение нагрузки с выхода инвертора на сеть, и наоборот, по сигналу с платы управления.
Вторичный источник питания (ВИП) формирует ряд низковольтных напряжений постоянного тока (5, 12, 15, 24 В) для обеспечения питанием различных цепей систем управления блоков силовой платы, питание платы управления и вентиляторов. Питание блока ВИП осуществляется от ЗУ при сетевом режиме или от батареи при автономном режиме. Принципиальная схема ВИП выполняется на однотактном ВЧ-преобразователе. Выход из строя ВИП приводит к общей неисправности ИБП и переключение нагрузки на байпас.

Источник